Frage von Kuestenbruder, 16

Wie rechnet man die Kraft aus, die von einem Kolben auf die Achse wirkt?

Auf einen x beliebigen Kolben, wirken 415 Kg. Wie kann ich errechnen, weiviel von den 415 Kg auf die Achse als Kraft gelangen oder mit anderen Worten, wieviel Nm ergibt es wenn 415 Kg auf einen Kolbe wirken?

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 5

Mit dem Hub ist der Kurbelradius bekannt: 80mm

Bei Ottomotren hat man ein Pleuelstangenverhältnis von etwa 0,3. Die Pleuelstange hätte also eine Länge von etwa 250 mm. Bei Automotoren baut man das Pleuel möglichst kurz, um einen niedrigen Motor zu erhalten. Der Nachteil eines kurzen Pleuels ist jedoch, dass die seitlichen Kräfte am Kolben hoch werden. Je länger das Pleuel, umso weniger Seitenkräfte gibt es. Das Pleuel könnte also auch 500 mm lang sein, dann wäre der Quotient etwa 0,15

Das mittlere Drehmoment M an der Kurbelwelle lässt sich berechnen zu:

2 * π * M / i = We

We ist die pro Arbeitsspiel abgegebene Arbeit. Die lässt sich aus W = F * s berechnen.
F ist die Kraft, die auf den Kolben wirkt und s ist der Hub. Bei Verbrennungsmotoren ist F eine Funktion der Zeit F = f(t)

i gibt die Arbeitstakte pro Umdrehung an:
I = 1: Zweitakter
i = 0,5: Viertakter

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 9

Da fehlen jede menge Angaben, um mit der Frage etwas anfangen zu können. Z.B. fehlt schon mal die Angabe, was der Kolben mit einer Achse zu tun hat.

Kommentar von Kuestenbruder ,

Ja, leider fehlen die Angaben, will versuchen es zu erklären. Handelt sich um ein Experiment. Der Kolben hat ein Pleuel und ich möchte gern wissen, wie lang der ideal sein müsste. Der Durchmesser des Kolbens beträgt 280mm. Der Hub des Zylinders, es handelt sich nicht um einen Verbrennungsmotor, ist 160mm lang. Wichtig ist mir dabei zu erfahren, ob es Idealwerte gibt, die man als Parameter benutzen kann. Schon mal herzlichen Dank im Voraus.

Antwort
von Bellefraise, 5

Das ist letztlich eine Frage des Motorendesigns.

Die Kraft auf den Kolben errechnet sich aus dem Druck über dem Kolben und wird in N angegeben (nicht in kg).

Die Pleuelkraft wird in Richtung der Pleuelstellung auf die Kurbelwelle übertragen und bewirkt dort ein Moment. Dieses ist über die geometrischen Zusammenhänge mit der Kolbenkraft verknüpft.

Ganz pauschal: Kolbenkraft * Geometrie = Moment.

Die Länge des Pleuels legt man etwa auf 4 * Kurbelradius.

In den Konstruktionsrichtlinien für Motoren findest du auch gängige Verhältnisse für die Pleuel und Lagerabmessungen

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